Sciencetech太阳光模拟器简介和特点描述

作者：时间：2022-01-22

太阳光模拟器是一种模拟太阳/日光照射的设备。由于太阳模拟器本身体积较小，测试过程不受环境、气候、时间等因素影响，从而避免了室外测量的各种因素限制，广泛应用于太阳能电池特性测试，光电材料特性测试，生物化学相关测试，光学催化降解加速研究，皮肤化妆用品检测和环境研究等。

太阳光模拟器通常以氙弧灯作为光源，使用反射镜，滤光片和其它光学器件使得到的光束在光照匹配度、辐照不均匀性、辐照不稳定度三个主要特征符合规定的国际标准（通常有ASTM，IEC和JIS三个不同的标准）。根据太阳模拟器的在这三个特征上的不同表现，可将其分为等级A、等级B和等级C；其中等级A最好，等级B次之，等级C最差。具体请参见下表（依据ASTM标准）(不同标准及其对应适用范围可见文末)

等级	光谱匹配度	辐照不均匀度	辐照不稳定性
A	0.75 - 1.25	2%	2%
B	0.6 - 1.4	5%	5%
C	0.4 - 2.0	10%	10%

光谱匹配度：

用来描述太阳模拟器的光谱（每个波长上的功率分布）与真实太阳光谱的接近程度。通常，太阳光要穿过大气层到达地面，而大气层对阳光是有影响的，比如不同波长的光被大气层中气体分子吸收速率不同，对反射、折射、散射等等的影响也不同；地球上不同纬度地方，太阳光的入射角度不同，使阳光在大气层中的路径长度不一，对阳光的影响程度也是不同。综上这些原因造成了太阳光谱和强度在地表不同地方的差异。因此，我们需要为太阳模拟器选取不同AM滤光片来使其发出来的光束更加接近所选地的阳光。比如，选取AM 0 来模拟太空中的阳光，选取AM1.5G来模拟中纬度地区的阳光等。具体请参见下表。

不同规格滤光片及其介绍：

型号	条件描述	强度 mW/cm²	使用频率
AM0	模拟外太空条件	137	经常使用
AM1	赤道及其附近热带区域	100	不常使用
AM1.5G	中纬度地区，如欧洲，美国，中国，韩国，日本，印度北部，南非，澳大利亚等	100	最常使用
AM1.5D	中纬度地区，只考虑穿过大气层的部分光束，忽略被大气层散射效应影响的那部分光束	93	不常使用
AM2.0	高纬度地区，如北欧	71	不常使用

辐照不均匀度：

描述模拟器光束辐照度在空间上的均匀程度。真实的阳光辐照度在空间分布非常均匀，但人造的光源并不都是如此。

辐照不稳定性：

所有Sciencetech生产设计的太阳能模拟器均满足ASTM标准，也可以根据需要更改，使其满足 IEC或者JIS标准，或按照您的特殊要求订制。如需更多信息请随时联系我们。所有Sciencetech生产设计的太阳光模拟器均满足ASTM标准，也可以根据需要更改，使其满足 IEC或者JIS标准，或按照您的特殊要求订制。如需更多信息请随时联系我们。虽然ASTM没有规定，但光束的准直性，即光束的平行程度也是一个非常重要的指标。散射角半角越小，光束越平行，准直性越好。在自然界中，没有真正完全平行（散射角半角为0°）的光束，真实太阳光的散射角半角为0.25°，通常被认为是平行的。Sciencetech的高准直太阳模拟器系列的光束的散射角半角仅为0.35°，非常接近真实的阳光——这对于那些依赖于高效多结光伏电池的测试是非常重要，因为这些电池对光束的准直性十分敏感。

针对不同应用环境和不同客户群体，Sciencetech目前主要的太阳光模拟器有如下介个核心分类：

紧凑型系列AAA太阳光模拟器	小型工作站系列AAA太阳光模拟器
性价比高。照射面积可以达到50 mm×50 mm。达到AAA级。 SciSun具有非常好的辐照均匀性。	辐照面积可达 60 mm × 60 mm. AAA等级，垂直光路，降低光损耗。工作站包括：AM1.5G滤光片，自动快门，垂直系统，触屏电源等。
全反射系列AAA太阳光模拟器	光纤系列AAA太阳光模拟器
全反射光路，没有色差。辐照面积可达直径200 mm。发散角半角2-3°	光纤输出，更加灵活，便携。辐照面积可达 50 mm × 50 mm。AAA等级。辐照强度可调，最高可达12 suns。
超高效太阳模拟器系列3A级太阳能模拟器	LASI (大面积太阳光照明器）3A级太阳能模拟器
全反射光路，没有色差。辐照面积可达 300 mm × 300 mm。 AAA等级。垂直光路。模拟器包括， AM1.5G 滤光片，自动快门，触屏电源。可升级选项为：水平光路，样品检测室，可调节工作平台，AM 滤光片调节齿轮等。	LASI能够用来照射大面积。一个LASI单元的辐照面积是0.5mX0.5m，多个LASI单元组合后辐照面积最高可达3mX3m，光谱匹配度可以达到C级，AM1.5G光谱匹配度可供选择。
高准直度菲涅耳透镜3A级太阳能模拟器	定制化的太阳模拟器
基于菲涅尔透镜的高准直太阳模拟器。辐照面积为直径21.5cm(8.5英寸)的目标区域, 辐照不均匀度B级，AM1.5D的强度等级（使用AM1.5D滤光片）	这款太阳模拟器是采用定制化的特殊设计而在一个大型真空室内提供照明。一个特殊的光谱滤光片是通过定制化的特殊设计而匹配高层大气的光谱。这个太阳模拟器的辐照面积是直径80cm的目标区域，输出的光线高度准直。这款太阳模拟器也可以把辐照强度减弱到总强度的10%

太阳能模拟器不同标准：

• ASTM E927 – 用于光伏测试的日光模拟的规范

• IEC 60904-9 – 太阳模拟器性能要求

• JIS C 8912 – 用于晶体太阳能电池和组件的太阳模拟器

• JIS C 8933 – 用于无定形太阳能电池的太阳模拟器

• JIS C8942 用于多结太阳能电池和组件的太阳模拟器

• IEC 61215 – 晶体硅地面光伏组件 – 设计资质和类型许可

• IEC 61646 – 薄膜地面光伏组件 – 设计资质和类型许可

• 美国军标 MIL-STD810 H_Method 505.7 用于太阳辐射(日光)

• DIN 75220 - 汽车零部件在太阳模拟装置中的老化

• 用于皮肤病学、化妆品和防晒霜的COLIPA/ ISO24443 和 ISO24443